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专题二十八基因工程A组2013—2017年高考真题选粹题组1基因工程的基本工具与操作程序1.[2017北京理综,5,6分]为了增加菊花花色类型,研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1),拟将其与质粒(图2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。图2()图1图2()下列操作与实验目的不符的是A.用限制性核酸内切酶EcoRI和连接酶构建重组质粒B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将C基因导入细胞C.在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞D.用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上2.[2017全国卷H,38,15分]几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题:⑴在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是 。⑶若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是 (答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是 。3.[2017天津理综(节选),9,12分]获得抗除草剂转基因玉米自交系A,技术路线如图。⑴为防止酶切产物自身环化,构建表达载体需用2种限制酶,选择的原则是 (单选)。①Ti质粒内,每种限制酶只有一个切割位点②G基因编码蛋白质的序列中,每种限制酶只有一个切割位点③酶切后,G基因形成的两个黏性末端序列不相同④酶切后,Ti质粒形成的两个黏性末端序列相同A.①③B.①④C.②③D.②④(2)如表所示是4种玉米自交系幼胚组织培养不同阶段的结果。据表可知,细胞脱分化时使用的激素是,自交系的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体。弋»素2,4-D6-BAIBA(2.0mg/L)(0.5mg/L)(2.0mg/L)7果愈伤组织芽的分根的诱自交系\形成率(%)化率(%)导率(%)甲991390乙858087丙888312T168583⑶农杆菌转化愈伤组织时,T-DNA携带插入其内的片段转移到受体细胞。筛选转化的愈伤组织,需使用含的选择培养基。(4)转化过程中,愈伤组织表面常残留农杆菌,导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长。含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达其产物能催化无色物质K呈现蓝色。用K分别处理以下愈伤组织,出现蓝色的是 (多选)。A.无农杆菌附着的未转化愈伤组织 B.无农杆菌附着的转化愈伤组织C.农杆菌附着的未转化愈伤组织 D.农杆菌附着的转化愈伤组织(5)组织培养获得的转基因植株(核DNA中仅插入一个G基因)进行自交,在子代含G基因的植株中,纯合子占。继续筛选,最终选育出抗除草剂纯合自交系A。4.[2016天津理综(节选),7,10分]人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值,只能从人血浆中制备。如图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。⑴为获取HSA基因,首先需采集人的血液,提取合成总cDNA,然后以cDNA为模板,使用PCR技术扩增HSA基因。图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向,请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。= HS磁因

■ I i I(2)启动子通常具有物种及组织特异性,构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体,需要选择的启动子是(填写字母,单选)。A.人血细胞启动子 B.水稻胚乳细胞启动子 C.大肠杆菌启动子 D.农杆菌启动子(4)人体合成的初始HSA多肽,需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。与途径H相比,选择途径I获取rHSA的优势是 。(5)为证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与的生物学功能一致。5.[2014新课标全国卷H,40,15分]植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题:⑴理论上,基因组文库含有生物的 基因;而cDNA文库中含有生物的 基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中出所需的耐旱基因。⑶将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3:1时,则可推测该耐旱基因整合到了(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。题组2基因工程的应用与蛋白质工程6.[2015新课标全国卷I,40,15分]HIV属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。回答下列问题:⑴用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的,以其作为模板,在的作用下合成,获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是 ,该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,检测的原理是 。⑶已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见,但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分 细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。7.[2013新课标全国卷I(节选),40,12分]阅读如下资料:资料甲:科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中,得到了体型巨大的“超级小鼠”科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。资料乙:t4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码t4溶菌酶的基因进行了改造,使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,提高了t4溶菌酶的耐热性。⑴资料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用法。构建基因表达载体常用的工具酶是 和。在培育有些转基因植物时,常用农杆菌转化法,农杆菌的作用是 。(2)资料乙中的技术属于工程的范畴,该工程是指以分子生物学相关理论为基础,通过基因修饰或基因合成,对进行改造,或制造一种的技术。在该实例中,引起t4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的 序列发生了改变。B组2016—2018年模拟限时演练

1.[2018广东五校联考,38,9分]由腊梅凝集素基因控制合成的某种蛋白质能与蚜虫肠道黏膜上的受体结合,从而抑制蚜虫吸收营养物质。通过基因工程将腊梅凝集素基因转入烟草可增强其抗蚜虫的能力。请回答下列问题:⑴在逆转录酶的作用下,以腊梅凝集素基因产生的mRNA作为模板按照合成cDNA片段。为使腊梅凝集素基因在烟草细胞中高效表达,需要把目的基因片段插入表达载体的和之间。(2)将表达载体导入烟草细胞常用的方法是 。腊梅凝集素基因的遗传特性能在烟草体内稳定维持和表达的关键是 。⑶将转基因烟草幼苗与非转基因烟草幼苗隔区种植,并接种等量的蚜虫,一段时间后用法统计蚜虫的种群密度,若,则说明转基因烟草具有抗蚜虫能力。2.[2018辽宁五校联考(一),36,10分]白细胞介素是一类淋巴因子。研究人员将人白细胞介素的基因导入到酵母细胞中,使其分泌出有活性的白细胞介素。分泌型表达载体 白细胞介素基因EcoR分泌型表达载体 白细胞介素基因EcoRIEcoR52EcoRI£coR52EcoRI+EcoR52EcoRI+EcoR52+酶切 +酶切连接重组载体连接重组载体T⑴为增加白细胞介素基因的数量,可使用技术,但前提是必须知道基因的部分序列,目的是 。(2)在重组载体导入酵母菌细胞之前,需用处理酵母菌,白细胞介素基因进入酵母菌细胞内,并且在其细胞内稳定维持和表达的过程,称为。在表达过程中,启动子需与识别和结合,从而驱动转录过程。⑶在体液免疫过程中,白细胞介素是由细胞分泌的,为了能成功表达出白细胞介素,不使用细菌细胞,而使用酵母细胞作为受体细胞,可能原因是 。(4)在分泌型表达载体和白细胞介素基因所在的DNA分子上均有多个限制酶的酶切位点,图示过程获得有效表达的重组载体使用了EcoRI和EcoR52两种限制酶,与使用单一的限制酶相比,其优点是 。3.[2018清华中学模拟,38,10分]干扰素基因缺失的个体免疫力严重下降。科学家利用胚胎干细胞(ES细胞)对干扰素基因缺失的患者进行基因治疗。请回答下列问题:⑴胚胎干细胞可由囊胚的细胞分离培养获得,在饲养层细胞上能够维持的状态。(2)利用PCR技术扩增干扰素基因时,需在酶的作用下进行。PCR技术主要利用了的原理。⑶将经过修饰的腺病毒与干扰素基因重组形成的 转移到ES细胞中,筛选出成功转移的细胞进行扩增培养。对改造后的ES细胞进行培养的过程中,为了防止污染,可在培养基中添加一定量的 。(4)有人得到如图所示的含有目的基因的表达载体,但其不能在宿主细胞中表达目的基因产物,分析目的基因不能表达的原因是 。启动子复制原点?终止子目的基因启动子复制原点?终止子目的基因抗生素抗性基因(5)由于干扰素很难在体外保存,为解决这一问题,可利用蛋白质工程对干扰素进行改造,基本途径是预期蛋白质功能一设计预期蛋白质的结构一推测应有的一找到对应的脱氧核甘酸序列。4.[2017湖北黄冈质检,38,9分]科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因,提高了光合作用过程中Rubisco酶对CO2的亲和力,从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题:(1)PCR过程所依据的原理是,利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核甘酸序列,以便根据这一序列合成;扩增过程需要加入 酶。(2)启动子是一段有特殊结构的DNA片段,其作用是 。目的基因能在不同生物体内表达出序列相同的蛋白质,说明整个生物界。借助PCR定点突变技术对现有的蛋白质进行改造属于 的范畴。⑶可利用定点突变的DNA构建基因表达载体,常用 将基因表达载体导入植物细胞,还需用到植物细胞工程中的 技术,才能最终获得转基因植物。C组创新提升演练1.糖尿病已经成为危害人类健康的严重疾病之一,注射胰岛素是目前治疗糖尿病最为有效的途径和手段,如何生产优质而不昂贵的人胰岛素,是当下医疗界和制药界急需攻克的科学难题。如图为利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图,请回答:重复进行⑤G9Az驾晨小烈~^&黑型大量的AD胰岛素 A 小外公为人至TJA细胞1mRNA /与一”壶金手党人胰岛素大肠杆菌B CD 人胰岛素⑴在基因表达载体中,的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位,并驱动基因转录出mRNA。(2)图中细胞1是 细胞。过程②必需的酶是 。过程③④⑤为技术扩增目的基因,此过程必需的酶是 。过程③断开的键名称为,在体外进行PCR操作时,实现该过程的处理方法是 。能否利用人的皮肤细胞来完成过程①,为什么?。⑶图中B的基本组成单位有种;为便于重组DNA的鉴定和选择,图中C的组成必须有;将体外重组DNA导入大肠杆菌体内,并使其在细胞内稳定维持和表达的过程称为转化。为使过程⑧更易进行,可用处理大肠杆菌,目的是使大肠杆菌细胞处于能够吸收周围环境中DNA分子的生理状态(或使大肠杆菌细胞处于感受态细胞状态)。由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率低,所以在转化后通常需要进行操作。(4)过程⑩得到的人胰岛素需要体外加工才具有生物活性,原因是大肠杆菌 。(5)目的基因在受体细胞中是否能转录出mRNA,可用技术来检测。2.中国科研人员首次将与Fib-H基因类似的人工丝蛋白基因导入到被敲除Fib-H基因的蚕受精卵内,对蚕受精卵的基因进行改造,这种基因编辑成功的蚕受精卵长大后,吐出的丝中就含有人工丝蛋白。含有人工丝蛋白的蚕茧可发出绿色荧光比正常的蚕茧更加轻薄。通过这种技术,可以让家蚕不再只吐蚕丝,而是按照实际需要吐出其他蛋白。请回答下列问题:⑴获得人工丝蛋白是通过 ,对 蚕丝蛋白进行改造,以满足人类生产和生活的需求。(2)将人工丝蛋白基因导入蚕受精卵内之前,需要操作的核心步骤是 ,其目的是使该基因在蚕受精卵中,并且可以遗传给下一代,同时,使其能够表达和。⑶将人工丝蛋白基因导入到蚕受精卵内常用的方法是 。(4)绿色荧光蛋白基因可以作为用于鉴别蚕受精卵中是否含有人工丝蛋白基因。答案2013—2017年高考真题选粹.C目的基因C和质粒都有可被EcoRI切割的酶切位点,另外需要DNA连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来,A项正确;愈伤组织全能性较高,是理想的植物受体细胞,将目的基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌转化法,B项正确;质粒中含有潮霉素抗性基因,因此选择培养基中应该加入潮霉素,C项错误;使用分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体染色体上,D项正确。.(除标明外,每空2分X1)嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解(2)在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3分)(3)目的基因无复制原点;目的基因无表达所需启动子(4分)(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常【解析】(1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是相对于老叶而言嫩叶组织细胞更容易被破碎。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料获得cDNA的原理是在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA。⑶若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是目的基因无复制原点且目的基因无表达所需启动子。(4)DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株不具备所期望的性状表现,根据中心法则分析,其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。.(每空2分)(1)A(2)2,4-D乙(3)除草剂(4)BD(5)1/3【解析】(1)G基因或Ti质粒被限制酶切割后自身环化的主要原因是G基因或Ti质粒被切割后形成了相同的黏性末端,所以为了防止酶切产物自身环化,应确保切割G基因或Ti质粒后形成的两个黏性末端不同;为防止Ti质粒被切成多个片段,失去其应有的功能,因此Ti质粒内的每种限制酶只有一个切割位点。限制酶的作用对象是DNA而不是蛋白质。(2)脱分化的结果是形成愈伤组织,从表格中可以看出,愈伤组织的形成率主要与2,4-D有关。从表格中可以看出,自交系乙的愈伤组织形成率、芽的分化率及根的诱导率都较高,所以该自交系的幼胚最适合作为培养成愈伤组织的转化受体。(3)由于G基因是抗除草剂基因,所以检测目的基因是否进入受体细胞的方法是用含除草剂的培养基进行培养,如果愈伤组织能正常生存则说明转化成功。(4)根据题意可知,转化愈伤组织能使报告基因正确表达得到能催化物质K呈现蓝色的产物,无论这种愈伤组织是否附着有农杆菌。(5)由于核DNA中只插入了一个G基因,所以该转基因植株属于杂合子,相当于Gg(g表示未插入G基因),故其自交后含G基因的植株中纯合子占1/3。HSA基因_ ,.(每空2分X1)总RNA(或mRNA) (2)B(4)水稻是真核生物,具有膜系统,能对初始rHSA多肽进行高效加工(5)HSA【解析】(1)cDNA是以mRNA为模板逆转录得到的,要合成总cDNA濡要采集人的血液,提取总RNA(或mRNA)。PCR扩增目的基因时DNA的合成方向总是从子链的5'端向3'端延伸,两条模板链指导合成的子链延伸方向相反。(2)启动子具有物种和组织特异性,要构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体,应选择水稻胚乳细胞的启动子。(4)大肠杆菌为原核生物,只有核糖体一种细胞器,不能对翻译形成的肽链进行加工修饰,水稻为真核生物,细胞内具有生物膜系统,能对来自核糖体的初始rHSA多肽进行高效加工。(5)HSA具有重要的医用价值,要证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与HSA的生物学功能一致。.(除标明外,每空2分)(1)全部部分(其他合理答案也可)(2)筛选(其他合理答案也可)(3)乙表达产物(其他合理答案也可)耐旱性(4)同源染色体的一条上(3分)【解析】(1)基因组文库包含某种生物的所有基因,而cDNA文库包含某种生物的部分基因。(2)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关,若要从植物甲中获得耐旱基因,首先应建立该植物的基因组文库,然后再从中筛选出所需的耐旱基因。(3)从植物甲中获得该耐旱基因后,通常采用农杆菌转化法,将该耐旱基因导入植物乙的体细胞中,经过植物组织培养得到再生植株。若要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的表达产物,如果检测结果呈阳性,说明该耐旱基因已经翻译成相应的蛋白质。此后还需要进行个体生物学水平的检测,即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。(4)由用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为3:1,符合基因的分离定律,可知得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子,因此可推测该耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。.(除标明外,每空2分)(1)RNA逆转录酶cDNA(或DNA)(2)抗体抗原抗体特异性结合(3分)(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除【解析】(1)HIV属于逆转录病毒,用基因工程制备HIV的某蛋白时,可先提取它的RNA,再在逆转录酶的作用下合成cDNA,再构建基因表达载体并导入受体细胞。(2)目的蛋白进入机体后,作为抗原刺激机体产生相应的抗体。由于抗原抗体的结合具有特异性故该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV。(3)HIV进入机体后,主要攻击机体的T淋巴细胞,从而降低患者的免疫力。(4)免疫系统可监控并清除体内已经衰老或被损坏的细胞以及癌变的细胞。.(除标明外,每空1分)(1)显微注射限制性内切酶DNA连接酶农杆菌可感染植物,将目的基因转移到受体细胞中(2分)(2)蛋白质现有的蛋白质(2分)新蛋白质(2分)氨基酸(2分)【解析】(1)将目的基因导入动物细胞常用显微注射法;构建基因表达载体需要限制性内切酶对目的基因所在的DNA和载体进行切割,还需要DNA连接酶将目的基因与载体连接;农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,故可用农杆菌感染植物,将目的基因导入植物细胞。(2)资料乙中的技术属于蛋白质工程的范畴,通过改造基因,对t4溶菌酶这种蛋白质进行了改造,使组成该酶的氨基酸序列发生了改变,从而提高了t4溶菌酶的耐热性。2016—2018年模拟限时演练.(1)碱基互补配对原则启动子终止子(2)农杆菌转化法目的基因插入到了烟草细胞的染色体DNA上(3)样方转基因烟草幼苗区内的蚜虫密度低于非转基因烟草幼苗区【解析】(1)根据题意,在该基因工程中,可在逆转录酶的作用下,以腊梅凝集素基因产生的mRNA作为模板按照碱基互补配对原则合成cDNA片段。为使腊梅凝集素基因在烟草细胞中高效表达,需要把目的基因片段插入表达载体的启动子和终止子之间,其中启动子的功能是启动目的基因的转录过程,终止子的功能是终止目的基因的转录过程。(2)将基因表达载体导入植物(烟草)细胞常用的方法是农杆菌转化法。腊梅凝集素基因的遗传特性能在烟草体内稳定维持和表达的关键是目的基因插入到了烟草细胞的染色体DNA上。(3)调查植物和活动能力弱、活动范围小的动物以及昆虫卵等的种群密度常用样方法,将转基因烟草幼苗与非转基因烟草幼苗隔区种植,并接种等量的蚜虫,一段时间后用样方法统计蚜虫的种群密度;若转基因烟草幼苗区内的蚜虫密度低于非转基因烟草幼苗区,则说明转基因烟草具有抗蚜虫能力。.(1)PCR设计引物(2)Ca2+转化RNA聚合酶(3)T淋巴细菌细胞中无内质网和高尔基体等加工白细胞介素的细胞器(4)能防止目的基因、表达载体发生自身环化或者目的基因反向接入分泌型表达载体中【解析】(1)基因工程中,扩增目的基因利用的是PCR技术,但前提是要有一段已知目的基因的核甘酸序列,以便设计引物。(2)在重组载体导入酵母菌细胞之前,需用Ca2+处理酵母菌,使酵母菌细胞处于感受态,白细胞介素基因进入酵母菌细胞内,并且在其细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。在表达过程中,启动子需与RNA聚合酶识别和结合,从而驱动转录过程。⑶在体液免疫过程中,白细胞介素是由T淋巴细胞分泌的;由于细菌属于原核生物,细胞中无内质网和高尔基体等加工白细胞介素的细胞器,因此为了能成功表达出白细胞介素,不使用细菌细胞,而使用酵母细胞作为受体细胞。(4)在分泌型表达载体和白细胞介素基因所在的DNA分子上均有多个限制酶的酶切位点,图示过程获得有效表达的重组载体使用了EcoRI和EcoR52两种限制酶,与使用单一的限制酶相比,其优点是能防止目的基因、表达载体发生自身环化或者目的基因反向接入分泌型表达载体中。.(1)内细胞团不分化(2)热稳定DNA聚合(或Taq)DNA双链复制(3)基因表达载体抗生素(4)目的基因未插入启动子和终止子之间(5)氨基酸序列【解析】(1)胚胎干细胞可由囊胚的内细胞团细胞分离培养获得,胚胎干细胞在饲养层细胞上能够维持不分化的状态。(2)PCR技术中用于扩增干扰素基因的酶是Taq酶,即热稳定DNA聚合酶,该技术利用了DNA双链复制的原理。(3)经修饰的腺病毒可以作为运载体,与干扰素基因重组形成基因表达载体。细胞培养过程中,在培养基中添加抗生素可以防止污染。(4)目的基因应插在启动子与终止子之间,而该图中目的基因的插入位置不正确。(5)蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能一设计预期蛋白质的结构-推测应有的氨基酸序列一找到对应的脱氧核甘酸序列。.(1)DNA双链复制引物热稳定DNA聚合(或Taq)(2)RNA聚合酶识别和结合部位,驱动转录出mRNA共用一套密码子蛋白质工程(3)农杆菌转化法植物组织培养【解析】(1)PCR是体外条件下所进行的DNA双链复制。PCR技术需要引物,引物根据目的基因

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